船体结构设计中生产工艺性问题研究_杨银兵.pdf

第 31 卷 第 3 期2023 年 3 月Vol.31 No.3Mar.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言对于整个船舶的生产设计来说，船体结构设计是非常重要的一个组成部分，此项工作，直接关系到后续船舶行驶的安全度以及稳定性。鉴于此，船体设计工作人员应当对该设计工作予以充分的重视。在展开船舶结构设计的过程中，设计人员需要综合考虑很多因素，才能保证船舶的整体效果。在设计一线开展相关工作，必须要保证设计基础牢固，要不断学习吸收更多的专业知识，在工作中获得更多的历练，才能使船体结构设计经验更好地融入到设计的每一个环节之中发挥出更大的作用。只有这样，才能保障船舶结构的质量，使整个船舶的功能更加完备。船体结构设计本身是一项比较复杂的工作，牵涉不同的学科知识，需要多部门的协同配合。现如今，我国船舶工业的发展正在步入一个崭新的阶段，内外部对船舶的性能要求变得更高。这就要求广大船舶生产制造公司一定要重视船体结构设计工作，掌握其实际的发展要求，从安全性和功能性等角度出发做好这项工作1。船舶结构设计工作本身涵盖内容较多，在每一个设计阶段都需要注重新知识、新工艺的应用，并且需要对各种不同的影响因素加以关注，使设计的结果满足相应的要求，使设计的水准获得更大的提升，实现整个成本目标。所以，船舶生产制造企业应当对船体结构设计人员严格筛选，聘用更多优秀的年轻设计工作者，同时以年长的、船体结构设计中生产工艺性问题研究杨银兵（南通象屿海洋装备有限责任公司，江苏 南通 226000）摘 要：近年来，我国船舶生产建造技术实现了快速发展，主要面向船体结构的设计和划分。船舶设计工作的开展，首先是要确保船体结构的安全性。现代船体结构设计，需要运用更多的新理念，采取更多的新工艺，并且严格遵循设计标准原则，才能有效解决船体结构设计中的生产工艺性问题，使船舶的航行更加安全。目前，我国船体结构设计中，生产工艺性方面的操作还不太成熟,这对船体结构设计的开展造成了比较大的影响。本文分析了船体结构设计中的一些生产工艺性问题，并且针对这些问题探讨了相关的解决措施，希望能够为我国船体结构设计人员提供一些助益。关键词：船体结构设计；生产工艺；船舶设计中图分类号：U662 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.03.015引用格式 杨银兵.船体结构设计中生产工艺性问题研究 J.船舶物资与市场,2023,31(3):46-48.经验丰富的设计师作为传帮带的龙头，实现新、老设计师的共同发展。1 船体结构设计的性能要求船体结构设计，需要满足多方需求，比如需要确保船体结构的安全、考量船体结构的具体适用范围、考量结构的完整性及实际的稳定性、经济性等。1.1 安全性安全是船舶产品必须要具备的属性。因为在时代发展的过程中，船舶设计生产环境产生了较大的变化，对船舶安全性的冲击非常大。在实际的设计和生产过程中，很多不同的因素都会对船舶的安全航行产生不同程度的影响。所以，工程师在开展船体设计时一定要重点关注船体结构的安全性，最大限度地选用绿色环保类材料，使船体具备充足的安全性能，才能有效确保后期船舶航行过程中的长久安全性2。1.2 适用性在船体结构设计开展的过程中，还需要考虑船体的使用性能，以确保船体结构的安全，还要使船体变得更加美观。船体结构设计极为复杂，工程师在实际设计中需要考虑船体结构的适用范围。也就是说，在设计的不同环节，一定要摸透实际状况，以实际状况作为出发点，使设计理念和结果更加符合实际要求。针对船体结构的适用性，需要采取恰当的措施去实现，以确保其适用范围。收稿日期：2022-12-09 作者简介：杨银兵（1984-），男，本科，工程师，研究方向为船体设计。第 3 期 47 1.3 完整性通常来说，船舶运行环境复杂多变且十分恶劣。所以在船体结构设计过程中，一定要保证相应结构的完整性。通过开展优化设计，使不同的功能在船体结构中得以更加充分的运用，以此来保证船体结构设计阶段的功能，使不同功能之间的协调性变得更高。对于船体结构设计来说，完整性是非常重要的基础，这样的设计应当和力学条件相契合，应当满足实际航行规则，充分考虑天气、海况等因素，保证船体结构的承载能力3。在船体外形设计过程中，要满足相应的航行功率要求。为使设计工作更加合理科学，必须做好相关经验的积累和总结工作，运用科学的方法和手段进行构思和计算。1.4 稳定性及经济性船舶生产制造企业要认识到，船体结构设计是不断发展和变化的，一定要使自身的设计工作适应这些发展和变化。设计工作者应当根据现实需要，确保设计标准的合理性。船体结构的稳定性和经济性是需要重点考虑的内容。在船体结构展开设计的过程中，相关设计者一定要具备全局意识，认真考虑后续的使用、维护成本。作为船体结构设计人员，需要根据实际预算，改进技术，优化技术的层次，实现稳定性与经济性的融合。在选择材料的过程中，尽可能地避免浪费4。2 船体结构设计中的生产工艺性问题结合自身在实际工作中的经验来看，船体结构设计中的生产工艺性问题其实有很多种，比如设计内容的部分缺失、船体结构的超负荷运转、船体结构的腐蚀损耗等。2.1 船体结构设计内容的部分缺失无论是船舶的正常航行，抑或是船舶产品的建造及日常维修，发生意外事故的可能性都比较大，这些意外如果不加以处理，极有可能演变成严重的安全事故。总的来说，船舶可能发生的意外事故是多种多样的，比如航行中遭受撞碰、产生触礁或者搁浅，还有设备突发故障、浪损等5。这些意外事故其实应当都包含在船体结构设计的内容之中，然而现实的情况是，我国大部分船舶企业的船体结构设计内容并不是非常全面，缺失了意外事故方面的内容，缺少合理的解决预案，往往会引发较为严重的后果。一旦船舶行驶和建造修理过程中出现意外事故，则没有详致的设计内容作为参考，最终会使问题变得愈发严重，对船体结构产生更大程度的破坏。2.2 船体结构超负荷运转的问题作为大型的交通运输工具，一般船舶所承运的货物体积和重量都比较大，在运输过程中，往往会使船体结构的负荷过大，出现超负荷运转的情况。鉴于此，设计工作者需要对这类工艺性问题予以高度的关注，在制定设计方案的过程中将其纳入其中，对负荷一旦超量之后所产生的安全隐患加以考虑。为了更好地规避此类问题的发生，船体的承重能力是船体设计者必须要去重视的问题，在编制设计方案的过程中要对其进行重点考虑。然而现实的状况是，一部分船体结构设计人员在编制设计方案的过程中，忽视了船体结构的载荷承受力，没有考虑船体本身的承重性能，导致船体的承重能力不是最优，一旦处于长时间载荷超量的状态，会使船体结构的损耗速度加快、损耗程度加重，最终会影响到整个船舶的运输安全。2.3 船体结构的腐蚀损耗问题船体结构的腐蚀损耗，是一类较为复杂的生产工艺性问题。有些设计者在设计部分船舶产品的过程中，未曾真正重视船舶本身的蚀耗等问题，导致后续隐患的产生。船体结构的设计方案应当“尽善尽美”，要全盘去拿捏好原材料设计、板材设计等，有效规避后期损耗的产生。当然，因为船舶所运行的环境是在多变的海洋之中，船体结构遭受海水等物质的腐蚀往往不可避免，会使相应的结构产生老化，或者逐步地被锈蚀。船舶整个结构的腐蚀损耗，除了外部环境因素之外，也可能由结构问题所导致。比如船体结构的质量本身不过关，或者在设计船体结构时本身就存在一些不足和缺失等。如果船体设计工作者能够在设计初期对这样的问题加以重视，则会使设计方案更加完美，有效降低结构腐蚀损耗，这样也会起到“未雨绸缪”的效果。3 船体结构设计中的生产工艺性问题解决对策鉴于所阐述的船体结构设计中的生产工艺性问题，设计人员应重视起来，并且从理念、技术、细节等方面去解决这些问题。3.1 加快设计理念的创新妥善解决船体结构设计中的生产工艺性问题，推进设计理念的创新。在船舶航行能力提升方面，随着船舶的应用和发展以及全球化步伐的加速，可以利用更多的新能源，比如海上风能、太阳能等，使船舶的动力源更加广泛，以此也可以提升船舶航行的持久性、安全性，保证航行的速度6。对过去的船舶动力系统来说，柴油内燃机是其主要的动力来源，对生态环境的污染非常大，也影响了船舶的使用年限。所以，可以将电力驱动对船舶的核心部位进行优化。也就是说，通过电池的配置和连续使用，可以保持航行速度，通过风力发电或者太阳杨银兵：船体结构设计中生产工艺性问题研究船舶物资与市场第 31 卷 第 3 期 48 能发电等形式补充相应的电源，使船舶远程续航能力得以强化。在船体结构设计开展时，设计理念的创新还要体现在船舶外观形状的优化方面使船舶整体性能得到提升的同时，提高美观度，这是船体设计者必须要长期去思索的问题。为了降低船舶航行过程中所遭受到的阻力，提高船舶的耐腐蚀性能，可以在船底涂装纳米级耐腐蚀涂层板。3.2 切实提升设计工艺在设计船体结构时，工作人员需要掌握最为实际的要求，以此来对甲板厚度进行适当的优化调整，使结构的防水等能力得到根本的提升。与此同时，对实际情况一定要灵活应对，持续优化设计方案。作为船体结构的设计者，要主动融入设计团队之中，发挥出团队的强大力量，重点关注载荷的设计，综合考虑不同的受力因素，对受力关键部位加以明晰，以保证各结构设计工作的顺利进行。一般而言，船体结构都是选用双壳结构。这样的船体结构，需要足够的存储空间来支撑，但它对船舶的航行和动力性能有着重要的影响。在设计技术方面一定要加大引进，并且加强自主研发力度，优化选择层状船体结构，以使船舶的总体骨架实现高性能、高功率等目标。在遵循科学原则的前提下，利用船底载荷和钢骨架的承载力，提高船舶的航行速度，降低钢骨架在船体结构中的应力。在船体横向结构设计过程中，为了保护角部，通常情况下会增加相应的装置，以确保船舶在运行过程中承受较小的外压力，避免受到反作用力的影响等7。3.3 持续关注不同的设计细节在进行船舶结构详细设计的过程中，所有细节都不容忽视，这些细节往往决定了船舶的最终质量与性能。当然，船体结构设计中的工艺性生产也不例外。一旦忽视某一个或者某一些细节，就有可能产生不可挽回的后果，最终对船舶的整个结构造成巨大影响，比如理论路线的设置问题。在船体结构的详设阶段，设计人员必须要去思考船体结构设计过程中所需结构材料的理论方向，在经过认真的思考之后，选择正确的方向，以使后续施工更加顺畅。在大多数情况下，与钢板厚度和支撑方向相反的方向是合理，这对焊接和装配都非常有利8。再比如，现场组装过程中结构处理方面的操作应当尽可能地减少或者避免。在开展船体结构详细设计时，针对部分结构的加工往往不能避免，但是这些结构具体值的获得非常具有难度。在实际工作中，船企在开展现场组装的过程中会遇到很多不同类型的难题。更具体地说，在设计细节方面，现场施工非常复杂，而且很难处理外板线性变化较大的区域，因此需要在现场组装过程中进行及时有效的调整。而在及时有效调整展开的过程中，面板的损伤也时有发生，最终导致面板结构强度受到一定的影响。所以在设计时可以选择斜板的切割方法，以降低施工难度，保证效率。4 结语船舶设计制造是比较漫长和复杂的过程，有必要对生产工艺性问题展开研究与探讨。作为船体结构设计工作者，应当充分立足于这些不同的问题，更多地关注不同的设计细节，在创新设计理念、提升设计工艺的基础上，寻求更为高效和精准的问题解决方案。参考文献：1 赵芬,顾秋云,徐雪阳,等.基于船体详细设计的船舶建造研究 J.中国科技投资,2017(1):270.2 夏小浩.船体结构详细设计的生产工艺性问题探讨 J.中国水运（下半月）,2014,14(1):8-9.3张靖.船体结构详细设计的生产工艺性问题探讨J.科研,2015(53):42.4 武汕.论船体结构设计中生产工艺性问题及应对研究 J.建筑工程技术与设计,2020(12):5042.5 姚天传,陈锌.关于船体详细设计中工艺性优化的思考 J.广东造船,2020,39(3):71-73.6郑文涛.探讨船体结构设计研究J.科学与财富,2018(28):149-150.7 高望曦,